AT514615B1

AT514615B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Verbrennungsverlaufsgröße

Info

Publication number: AT514615B1
Application number: ATA561/2014A
Authority: AT
Inventors: Gauthier Yvan
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 2013-07-22
Filing date: 2014-07-14
Publication date: 2017-10-15
Also published as: AT514615A3; AT514615A2; DE102013214252A1

Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung einer Verbrennungsverlaufsgröße beschrieben. Ausgehend von einer Messgröße wird eine tatsächliche Verbrennungsverlaufsgröße ermittelt. Eine berechnete Verbrennungsverlaufsgröße wird ausgehend aus wenigstens einer ersten und einer zweiten Teilverbrennungsverlaufsgröße ermittelt. Die wenigstens erste und zweite Teilverbrennungsverlaufsgröße werden mittels eines Modells berechnet. Ausgehend von dem Vergleich der tatsächlichen Verbrennungsverlaufsgröße und der berechneten Verbrennungsverlaufsgröße werden Parameter des Modells zur Be- Rechnung der wenigstens ersten und zweiten Teilverbrennungsverlaufsgröße korrigiert.

Description

Beschreibung

TITEL

[0001] Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Verbrennungsverlaufsgröße STAND DER TECHNIK

[0002] Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.

[0003] Aus der DE 10 2004 001 118 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine bekannt. Dort wird ausgehend von einem Brennraumdrucksignal ein Heizverlauf bzw. ein Brennverlauf berechnet.

[0004] Eine exakte Beschreibung des Verbrennungsvorgangs ist mit dieser Vorgehensweise nicht möglich.

[0005] Herkömmliche Verfahren sind beispielsweise aus der DE 10 2004 046 086 A1 und der DE 10 2008 002 261 A1 bekannt.

[0006] Aus der angeführten DE 10 2004 046 086 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem eine Größe, die den Verbrennungsvorgang charakterisiert, mit einem Sollwert verglichen und daraus ein Abweichungsfeld ermittelt wird. Ausgehend von diesem Abweichungswert wird eine Stellgröße zur Beeinflussung des Ansteuerbeginns ermittelt. Als Größe, die den Verbrennungsvorgang charakterisiert, wird beispielsweise der Brennbeginn, ein prozentualer Umsatzpunkt, eine Brenngeschwindigkeit und/oder ein signifikanter Punkt im Körperschallsignal verwendet. Diese Größe wird, ausgehend von einem Ausgangssignal eines Körperschallsensors oder eines Brennraumdrucksensors bestimmt.

[0007] Aus der angeführten DE 10 2008 002 261 A1 ist ein Verfahren zum Bestimmen eines Zeitpunktes eines Verbrennungsbeginns in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors bekannt. Dabei wird mittels eines Basiskompressionsdruckmodells der Verlauf des Kompressionsdrucks in einem Zylinder betriebspunktabhängig bestimmt. In Zeitpunkten, in denen keine Verbrennung in dem Zylinder erfolgt, erfolgt eine Anpassung des Kompressionsdruckmodells mit den gemessenen Zylinderdrücken.

[0008] Aus keinem der angeführten Dokumente ist aber bekannt, dass die Verbrennungsverlaufgrößen, ausgehend von einer ersten und zweiten Teilverbrennungsgröße, ermittelt werden, wobei diese erste und zweite Teilverbrennungsverlaufsgröße mittels eines Modells berechnet wird.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG VORTEILE DER ERFINDUNG

[0009] Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine Verbrennung, insbesondere bei einer Dieselbrennkraftmaschine, sich aus mehreren sich überlappende Teilverbrennungen mit unterschiedlichen Brenngeschwindigkeiten zusammensetzt. Dabei wird jede Teilverbrennung als ein Verbrennungsvorgang betrachtet.

[0010] Problematisch ist, dass diese Verbrennungsphasen im Verbrennungsverlauf nicht unterschieden werden können. Es ist daher nicht ohne weiteres möglich charakteristische Größen dieser einzelnen Verbrennungsphasen zu ermitteln und zu beeinflussen.

[0011] Dadurch, dass ausgehend von einer Messgröße eine tatsächliche Verbrennungsverlaufsgröße und eine berechnete Verbrennungsverlaufsgröße ausgehend aus wenigstens einer ersten und einer zweiten Teilverbrennungsverlaufsgröße ermittelt wird, wobei der wenigstens erste und zweite Teilverbrennungsverlaufsgröße mittels eines Modells berechnet wird, dass ausgehend von dem Vergleich der tatsächlichen Verbrennungsverlaufsgröße und der berechne ten Verbrennungsverlaufsgröße Parameter des Modells zur Berechnung der wenigstens ersten und zweiten Teilverbrennungsverlaufsgröße korrigiert werden, kann der Verbrennungsverlauf der unterschiedlichen Verbrennungsphasen ermittelt und damit einzeln betrachten werden. Insbesondere kann der Brennverlauf, der Brennbeginn und das Brennende und der einzelnen Verbrennungsphasen ermittelt und als Ausgangsgröße bereitgestellt werden.

[0012] Als besonders Vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn als Verbrennungsverlaufsgröße der Heizverlauf und/oder der Brennverlauf verwendet wird. Diese Größen sind einfach aus Messgrößen zu berechnen.

[0013] Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass sich eine Verbrennung im Wesentlichen aus einer Vorverbrennung, einer Hauptverbrennung und einer Nachverbrennung zusammensetzt. Daher ist es vorteilhaft diese Verbrennungsphasen zu unterscheiden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn zumindest zwei dieser Verbrennungsphasen berechnet werden. Eine weitere Verbesserung ergibt sich, wenn alle drei Verbrennungsphasen betrachtet werden.

[0014] Besonders vorteilhaft ist es, wenn als Messgröße der Brennraumdruck verwendet wird.

[0015] Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des unabhängigen Anspruchs angegebenen Vorrichtung und Verfahrens möglich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

[0016] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: [0017] Figur 1 die wesentlichen Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung, [0018] Figur 2 verschiedene über der Zeit aufgetragenen Signale und [0019] Figur 3 ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Vorgehens weise.

[0020] In Figur 1 ist eine Recheneinheit mit 100 bezeichnet. Eine erste Eingabeeinheit 110 liefert eine Stromgröße I an die Recheneinheit. Eine zweite Eingabeeinheit 120 liefert eine Verbrennungsverlaufsgröße, die im Folgenden auch als tatsächliche Verbrennungsverlaufsgröße bezeichnet wird, an die Recheneinheit 100. Bei dieser Größe handelt es sich vorzugsweise um den Brennverlauf und/oder den Heizverlauf in Abhängigkeit der Position der Kurbelwelle. Diese Größe wird ausgehend von den Messwerten einen Sensors, insbesondere eines Brennraumdrucksensors ermittelt. Anstelle des Brennverlaufs/Heizverlaufs können auch andere Größen, die eine entsprechende Information über den Verbrennungsprozess enthalten verwendet werden. Anstelle des Brennraumdrucksensors kann auch ein anderer Sensor, wie beispielsweise ein Körperschallsensor oder ein lonenstromsensor verwendet werden.

[0021] Die Recheneinheit 100 stellt einer ersten Ausgabeeinheit 130 eine erste Teilverbren-nungsverlaufsgröße bereit. Diese erste zweite Teilverbrennungsgröße wird im Folgenden auch als Vibel bezeichnet. Die Recheneinheit 100 stellt einer zweiten Ausgabeeinheit 140 eine zweite Teilverbrennungsverlaufsgröße bereit. Diese zweite Teilverbrennungsverlaufsgröße wird im Folgenden auch als Vibe2 bezeichnet. Die Recheneinheit 100 stellt einer dritten Ausgabeeinheit 150 eine dritte Teilverbrennungsverlaufsgröße bereit. Diese dritte Teilverbrennungsverlaufsgröße wird im Folgenden auch als Vibe3 bezeichnet.

[0022] Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Verbrennung im Wesentlichen aus 3 Teilverbrennung besteht, die einen nennenswerten Beitrag zum Heizverlauf liefern. Dabei handelt es sich um eine Vorverbrennung, eine Hauptverbrennung und um eine Nachverbrennung.

[0023] Die entsprechenden Heizverläufe sind in der ersten Teilfigur der Figur 2 über der Kurbelwellenposition dargestellt. Dabei sind die Hauptverbrennung mit einer durchgezogenen Linie, die Vorverbrennung mit einer gestrichelten Linie und die Nachverbrennung mit einer strichpunktierten Linie gezeichnet.

[0024] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass diese für die drei Teilverbrennungen die jeweiligen Vibefunktionen Vibel, Vibe2 und Vibe3 berechnet werden. Ausgehend von diesen drei Vibefunktionen wird die Vibefunktion Vibe für die gesamte Verbrennung berechnet. Dies geschieht im Wesentlichen durch eine Addition der drei Vibefunktionen der drei Teilverbrennungen. Dies bedeutet, dass wenigstens eine erste und zweite Teilverbrennungsverlaufsgröße mittels eines Modells berechnet wird, und dass eine berechneter Verbrennungsverlaufsgröße ausgehend aus wenigstens einer ersten und einer zweiten Teilverbrennungsverlaufsgröße ermittelt wird.

[0025] Anschließend wird die Vibefunktion Vibe mit dem aus dem Brennraumdrucksensor ermittelten tatsächlichen Verbrennungsverlaufsgröße verglichen. Stimmen die beiden Verläufe nahezu überein, so werden die drei Vibefunktionen der Teilverbrennungen an die Ausgabeeinheit ausgegeben. Stimmen sie nicht überein, so werden die Formfaktoren der Vibefunktionen angepasst.

[0026] Dies bedeutet, dass ausgehend von dem Vergleich der tatsächlichen Verbrennungsverlaufsgröße und der berechneten Verbrennungsverlaufsgröße Parameter des Modells zur Berechnung der wenigstens ersten und zweiten Teilverbrennungsverlaufsgröße korrigiert werden.

[0027] In der zweiten Teilfigur der Figur sind die tatsächliche Verbrennungsverlaufsgröße mit eine durchgezogenen Linie und die Vibefunktion der gesamten Verbrennung mit einer strichpunktierten Linie dargestellt.

[0028] Die Berechnung der Vibefunktionen Vibe, Vibel, Vibe2 und Vibe3 wird im Folgenden anhand der Figur 3 beschrieben. Aus der Literatur sind als Vibe- Ersatzbrennverlauf bezeichne-ten Modelle bekannt, die auch als Vibe-Funktionen bezeichnet werden. In die Berechnung des Ersatzbrennverlaufs gehen neben anderen Größen der Brennbeginn, dass Brennende, die Kurbelwellenposition und verschieden Formfaktoren ein. Diese Formfaktoren werden auch als Parameter des Modells bezeichnet.

[0029] Im Folgenden wird Vorgehensweise am Bespiel des Brennverlaufs beschrieben. An Stelle des Brennverlaufs können auch andere Größen verwendet werden, die einen entsprechenden Informationsgehalt besitzen. Beispielsweise kann auch der Heizverlauf verwendet werden.

[0030] In einem ersten Schritt 210 wird die erste Ableitung des Brennverlaufs ermittelt.

[0031] In einem zweiten Schritt 220 wird ausgehend von dem Stromsignal I der Ansteuerbeginn berechnet. Ferner wird aus dem absoluten Minimum der ersten Ableitung des Brennverlaufs das Einspritzende berechnet.

[0032] In einem dritten Schritt 230 wird die zweite Ableitung des Brennverlaufs ermittelt.

[0033] In einem vierten Schritt 240 werden ausgehend von der zweiten Ableitung des Brennverlaufs die Brennbeginne der Teilverbrennungen ermittelt. Hierzu werden die Nulldurchgänge des Heizverlaufs und absoluten Maximalwerte der zweiten Ableitung verwendet. Dabei werden die Kurbelwellenpositionen, bei denen der Nulldurchgang bzw. die absoluten Maxima der zweiten Ableitung als Brennbeginne angesehen.

[0034] In einem fünften Schritt 250 werden die Formfaktoren und das jeweiligen Brennende der einzelnen Teilverbrennungen solange iteriert, bis die Summe der Fehlerquadrate über den gesamten Brennverlauf minimal ist.

[0035] Dabei werden die Vibefunktionen Vibel, Vibe2, und Vibe3 der Teilverbrennungen mit einem Parametersatz berechnet und aufsummiert. Dann wird die aufsummierten Vibefunktion Vibe mit dem tatsächlichen Brennverlauf, der aus dem Brennraumdruck berechnet wurde, verglichen und die Fehlerquadrate über den gesamten Brennverlauf aufsummiert.

[0036] Anschließend wird der Parametersatz so lange iteriert, bis die Summe der Fehlerquadrate minimal ist. Mit diesem Parametersatz werden dann die Vibefunktionen Vibel, Vibe2 und Vibe3 berechnet und ausgegeben.

[0037] Dies bedeutet, dass ausgehend von dem Vergleich der tatsächlichen Verbrennungsverlaufsgröße und der berechneten Verbrennungsverlaufsgröße Parameter des Modells zur Berechnung der wenigstens ersten und zweiten Teilverbrennungsverlaufsgröße korrigiert werden.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Ermittlung einer Verbrennungsverlaufsgröße, wobei ausgehend von einer Messgröße eine tatsächliche Verbrennungsverlaufsgröße ermittelt wird, und eine berechnete Verbrennungsverlaufsgröße ausgehend von wenigstens einer ersten und einer zweiten Teilverbrennungsverlaufsgröße ermittelt wird, wobei die wenigstens erste und zweite Teilverbrennungsverlaufsgröße mittels eines Modells berechnet werden, und dass ausgehend von dem Vergleich der tatsächlichen Verbrennungsverlaufsgröße und der berechneten Verbrennungsverlaufsgröße Parameter des Modells zur Berechnung der wenigstens ersten und zweiten Teilverbrennungsverlaufsgröße korrigiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Verbrennungsverlaufsgröße um den Heizverlauf und/oder den Brennverlauf handelt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Vorverbrennung, einer Hauptverbrennung und einer Nachverbrennung als Verbrennungsphasen unterschieden wird, und die wenigstens erste und zweite Teilverbrennungsgröße wenigstens zwei der drei Verbrennungsphasen charakterisiert.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Messgröße der Brennraumdruck verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Modell eine Vibe-Funkti-on verwendet wird.
6. Vorrichtung zur Ermittlung einer Verbrennungsverlaufsgröße, mit Mitteln die ausgehend von einer Messgröße eine tatsächliche Verbrennungsverlaufsgröße ermitteln, eine berechnete Verbrennungsverlaufsgröße ausgehend von wenigstens einer ersten und einer zweiten Teilverbrennungsverlaufsgröße ermitteln, wobei die wenigstens erste und zweite Teilverbrennungsverlaufsgröße mittels eines Modells berechnet werden, dass Mittel vorgesehen sind, die ausgehend von dem Vergleich der tatsächlichen Verbrennungsverlaufsgröße und der berechneten Verbrennungsverlaufsgröße Parameter des Modells zur Berechnung der wenigstens ersten und zweiten Teilverbrennungsverlaufsgröße korrigieren. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen